Estudio y simulación del proceso de secado de la quinua (chenopodium quinoa willd) en un secador de lecho fluidizado continuo

Abstract

El presente trabajo de investigación "ESTUDIO Y SIMULACIÓN DEL PROCESO DE SECADO DE LA QUINUA (Chenopodium quinoa Willd) EN UN SECADOR DE LECHO FLUIDIZADO CONTINUO, fue ideado con el fin de obtener una aplicación práctica y poder ser utilizado juntamente con el secador de lecho fluidizado de la Facultad de Ingeniería Química de la UNA- Puno. El trabajo se realizó en la Universidad Nacional del Altiplano de Puno, en la Facultad de Ingeniería Química, en el Laboratorio de Tecnologías, donde se cuenta con un secador de Lecho Fluidizado continuo con mallas de acero inoxidable en dos niveles, con motores eléctricos para la alimentación de aire y la alimentación del grano, con sistema de generación de calor mediante combustión de GLP y sistema de intercambio de calor por intercambiador de tubo y coraza. Se presenta una metodología teórico-experimental para determinar las ecuaciones hidrodinámicas del secador de lecho fluidizado, las mismas que sirvieron de base para obtener los modelos matemáticos, logrando determinar los perfiles de temperatura de la fase fluida, fase sólida y la cinética de secado de la quinua de la variedad Real, trabajando con las ecuaciones de transferencia de calor promedio en el flujo de aire, a través de un lecho de quinua donde el fluido no está en equilibrio térmico con la fase sólida. Los perfiles de temperatura se obtienen combinando los resultados experimentales obtenidos en un banco de ensayo, con las soluciones numéricas del modelo matemático, los mismos que dependen en gran escala de la dirección axial del flujo, así como del tiempo de secado. Se ha desarrollado un simulador en lenguaje Visual Basic de presentación numérica y gráfica, con la opción de exportación de resultados a hoja electrónica Excel. Mediante la simulación del proceso de secado se ha determinado la capacidad del secador como una función de las humedades inicial y final del grano, el tamaño de grano, porcentaje de recirculación de aire, humedad del aire y velocidad del aire. Se ha llegado a determinar que la velocidad mínima de fluidificación, velocidad de arrastre, velocidad de operación, caída de presión, temperatura del grano a lo largo del lecho, tiempo de residencia promedio. Además, se presenta la alternativa de cálculo de costos basados en el uso de energía. Los resultados obtenidos mediante simulación presentan concordancia con los resultados experimentales, tiempo de secado experimental es de 10 minutos, simulado 8.3 minutos. Caída de presión 1.94 cmCA en el simulador y experimental 2.2 cmCA.